多用途码头设计与施工.docx

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1、山东园城实业多用途码头设计与施工Design and construction of Multi purpose terminal for Shandong Yuancheng 学生姓名：李文轩学生学号：10260111专业名称：港口航道与海岸工程指导教师：史艳娇（讲师）土木工程学院20 年 月 日独创性声明本人声明所呈交的毕业设计（论文）是本人在指导教师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以引用标注之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，没有伪造数据的行为。毕业设计（论文）作者签名： 签字日期： 年 月 日毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者完全

2、了解学校有关保留、使用论文的规定。同意学校保留并向有关管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权天津城建大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。（保密的毕业设计（论文）在解密后适用本授权说明）毕业设计（论文）作者签名： 指导教师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日摘 要ABSTRACT第一章 设计背景1.1工程概述烟台港西港区是烟台港规划的核心港区，本港是一个正在发展的地方港口，现已具备了相当的营运规模。其运输腹地广大，效益显著，运量稳定增加。为了满足运输发展的要求，促进港口的发展，有

3、利于港口的合理布局，为港口营运创造更大的社会及经济效益，新建泊位是非常重要的。本次毕业设计，此次拟建一个40000吨级泊位的多用途码头。1.2设计原则（一） 总体设计符合国家、地方经济发展规划和总体部署，遵循国家和行业有关工程建设法规、政策和规定。（二） 结合国情，采用成熟的技术、设备和材料，使工程设计安全可靠、使用方便、工程量少、总造价低、施工进度快，获得较好的经济效益和社会效益。（三） 注重工程区域生态环境保护，不占用土地，方便管理，节省投资。1.3设计依据1.设计任务书2.有关规范1 中华人民共和国行业标准.海港总平面设计规范（JTJ211-99）2 中华人民共和国行业标准.港口工程荷载

4、规范（JTS144-1-2010）3 中华人民共和国行业标准.港口工程荷载规范（JTJ215-98） 4 中华人民共和国行业标准.重力式码头设计与施工规范（JTS167-2-2009）5 中华人民共和国行业标准.防波堤设计与施工规范（JTJ298-98）6 中华人民共和国行业标准.港口工程混凝土结构设计规范（JTJ267-98）7 中华人民共和国行业标准.港口工程地基规范（JTS147-1-2010）8 中华人民共和国行业标准.水运工程抗震设计规范（JTJ225-98）9 中华人民共和国行业标准.码头附属设施技术规范（JTJ297-2001）10 中华人民共和国行业标准.建筑结构静力计算手册1

5、1 中华人民共和国行业标准.海港集装箱码头设计船型标准（JTS 165-2-2009）12 中华人民共和国行业标准.港口及航道护岸工程设计与施工规范（JTJ300-2000）3.设计参考书1) 港口平面布置与规划2) 港口水工建筑物1.4设计任务本次毕业设计，拟建一多用途码头。以满足港口运输发展要求，促进港口的发展，有利于港口的合理布局，为港口营运创造更大的社会及经济效益。 第二章 设计资料2.1安全等级码头结构安全等级为级，结构重要性系数0=1.0。2.2地形条件该工程位于烟台市西北35公里处，远离市区，邻近经济开发区，与蓬莱市接壤，-10米以上深水岸线贴岸，发展空间开阔，经济活力强劲，地理

6、位置优越。扼渤海南侧湾口，背靠山东半岛，北望辽东半岛,东邻日本、韩国。地处山东半岛北岸的剥蚀丘陵区，区域内褶皱构造发育，山体较多，北部沿岸地形较为平缓，东部沿岸坡度较大。本区海域泥沙来源少、泥沙活动不活跃。东部岸线受岬角掩护，水域条件良好，北部岸线受NNW、NW浪影响，冬春季波浪较大。本区不处于地质断裂带上。2.3气象条件该港区处尚未进行系统的气象要素的观测，本次将采用烟台海洋站多年观测资料作统计分析。烟台海洋站气象观测场位于芝罘岛上，地理坐标为：北纬3733.3、东经12123.5。拔海高度为74.3m，风速仪距地面高度10.4m。2.31气温年平均气温：13.4C平均最高气温：17.7C平

7、均最低气温：11.1C极端最高气温：37.1C极端最低气温：-11.7C2.32降水年平均降水量：425.1mm年最大降水量：616.7mm一日最大降水量：76.5mm年平均降水量日数为95.6天降水强度中雨年降水日数为13.4天降水强度大雨年降水日数为4.2天降水强度暴雨年降水日数为0.2天该区降水有显著的季节变化，雨量多集中于每年的6、7、8月份，这三个月的降水量为年降水量的53，冬季降水量最少，12月至翌年的2月降水量仅为年降水量的9。2.33 风多年每日24次风速、风向资料统计，该区常风向为N向，出现频率为13.3，次常风向为NW、W向出现频率分别为12.12、11.55。强风向为NW

8、向，该向7级风出现频率为0.46，次强风向为N向。具体见风频率统计表和风玫瑰图。表1 风频率统计表 风速频率（）风向7.9（m/s）8.0-10.7（m/s）10.8-13.8（m/s）13.9-17.1（m/s）17.2（m/s）合计N10.291.920.940.1413.30NNE4.020.580.180.044.83NE3.870.290.080.014.24ENE1.720.110.031.85E5.690.410.060.016.17ESE2.770.170.022.97SE8.301.270.310.019.89SSE4.121.030.370.040.015.57S6.121

9、.150.300.037.61SSW2.090.250.060.012.41SW6.240.280.066.59WSW3.530.120.013.66W11.090.420.0411.55WNW2.380.430.102.91NW6.793.081.790.420.0412.12NNW3.430.630.240.034.34C合计82.4512.154.590.750.06100.002.34 雾多年平均每年大雾日为29.0天，大雾多出现于每年的47月，为全年雾日的65，而每年的8月以后，大雾日显著减少。平均每年大雾实际出现天数为10.9天。2.35 灾害性天气本区灾害性天气过程主要为台风（含

10、热带风暴，强热带风暴）和寒潮。据多年资料统计影响烟台附近海域的台风每年有12个，一般多出现于79月份。每当台风路经本区时，将出现大风、大浪、暴潮和暴雨。如8509号台风，烟台出现33.3m/s、SSE向大风，最高潮位达3.73m；受9216号台风影响，烟台港风速达1830m/s，出现解放以来最高历史潮位（4.03m）。多年资料统计，每年11月翌年3月为寒潮出现季节，平均每年3.2次，受寒潮影响本海区出现偏N向大风，风速可达910级，且有偏N向的大浪，持续时间可达34天。2.4水文条件2.41潮位国家海洋局第一海洋研究所对烟台套子湾西海岸海区建港条件进行了调查和部分水文要素的短期观测，并于199

11、4年12月完成了“烟台初旺湾芦洋湾自然环境调查报告”。潮位是利用初旺湾验潮站1987年3月4日4月13日一个月的潮位资料和烟台同步资料及烟台19531994年长期资料统计分析。用差比方法求得工程海域的设计参数。本次设计采用上述计算值。1、高程关系：1.33m1.25m0.08m 黄海平均海面平均海平面当地理论最低潮面2、潮位特征值：（以下水位值均从当地理论最低潮面起算）工程海域为正规的半日潮，其(HK1+HO1)/H平方米=0.32最高高潮位：3.67m最低低潮位：0.77m平均高潮位：2.10m平均低潮位：0.61m平均潮差：1.49m平均潮面：1.33m在此尚应说明2003年10月10日1

12、2日，由于强冷空气南下影响，烟台港出现仅低于1992年的特高水位，调查值为3.77m。3、设计水位：设计高水位：2.46m设计低水位：0.25m施工水位：1.25m极端高水位：3.56m极端低水位：-0.95m2.4.2海流海流观测分两个区域进行，第一个区域位于龙洞咀及以南的初旺湾，芦洋湾海域，共布设六个测点；第二区域为龙洞咀东北的天然深槽和龙洞咀以西的海域，共布设六个测点，分别进行大、小潮连续25小时观测。观测日期为：大潮第二区域为7月15日09时至16日10时，第一区域为7月16日17时至17日19时；小潮第二区域为7月22日09时至23日12时，第一区域为7月23日16时至24日19时。

13、垂线测点采用六点法，依据实测资料，本海区海流特征如下：1、潮流特征：测验海区的潮流为不规则半日潮流其（WK1+WO1）/ W平方米 在0.761.45之间，浅水分潮流影响比较明显，潮流的运动属往复流性质。2、潮流流场：龙洞咀以南第一测区涨、落潮潮流平均流向呈南北走向，龙洞咀以被第二测区涨、落潮潮流平均流向呈东西走向。3、最大流速：大潮期间涨、落潮实测垂线平均最大流速第一测区出现在L05站，流速值分别为0.55m/s、0.77m/s，流向分别为150、325，测点最大涨、落潮流速为0.74m/s、0.88m/s，流向分别为174、344，出现在L03站表层。第二测区垂线平均最大流速出现在L09和

14、L07站，流速为0.58m/s和0.90m/s，流向分别为81、278；测点最大涨、落潮流速为0.76m/s、0.96m/s，流向分别为74、260，出现在L07站和L09站表层。4、余流：本海区余流较小，垂线平均余流流速、流向见表2。表2 垂线平均余流流速、流向表L01L02L03L04L05L06L07L08L09L10L11L12大潮流速（m/s）0.060.030.060.070.060.010.060.040.200.050.020.01流向（）62086911615913815216667224142153小潮流速（m/s）0.050.010.040.020.030.020.030

15、.030.060.010.040.01流向（）3423543120155260205181231632603042.4.3波浪1.资料概况该港区无波浪实测资料，而与其临近（相约30km）的烟台海洋站在芝罘岛北侧进行了长期的波浪观测工作（1980年至今）。本次规划岸线在龙洞咀周围，其水深岸线走向与芝罘岛相似，水域开阔无岛屿影响。本次取用芝罘岛多年观测资料作统计分析。2.波浪概况烟台海洋站位于芝罘岛，地理坐标为北纬3736、东经12126，测波浮标在测点的N向，水深约为17.3m，使用仪器为HAB2型岸用测波仪，仪器的拔海高度为75.9m，每日进行4次（08、11、14、17）观测，大风浪过程中进

16、行加密观测。多年观测资料分析结果：该区常波向为NNW、NW，出现频率分别为8.20、8.19；次常波向为N、NNE，出现频率分别为5.91、5.77。强波向为NNW向，次强波向为N向，这两个方向H41.5m出现频率分别为3.07、2.45。详见波玫瑰图和波高、周期频率统计表。表3 烟台波高频率统计表波高（m）频率%波向0.50.6-0.70.8-0.91.0-1.21.3-1.51.6-2.02.1-2.42.5合计N0.210.770.620.800.951.110.550.795.91NNE0.240.890.831.091.010.890.370.395.77NE0.060.340.34

17、0.390.230.200.080.031.67ENE0.210.570.450.330.190.190.060.022.01E0.080.280.160.180.050.080.030.020.88ESE0.010.050.060.030.030.010.010.18SE0.030.160.060.010.010.26SSE0.010.070.020.010.010.010.12S0.010.010.01SSW0.010.01SW0.010.010.01WSW0.010.010.01W0.040.150.090.050.010.010.020.36WNW0.130.440.490.390.3

18、00.020.050.032.05NW0.441.791.481.451.071.180.460.328.19NNW0.371.221.011.191.341.460.760.858.20C64.3564.35合计66.186.755.686.015.185.352.402.45100表4 烟台波周期频率统计表 波周期（s） 频率%波向2.93.0-3.94.0-4.95.0-5.96.0-6.97.0合计N0.120.811.672.120.990.185.91NNE0.090.942.231.840.640.025.77NE0.080.260.630.540.151.67ENE0.120.

19、610.870.320.092.01E0.120.340.310.090.020.88ESE0.060.050.040.020.010.18SE0.190.060.010.26SSE0.090.020.010.010.12S0.010.010.01SSW0.010.010.01SW0.010.010.01WSW0.010.010.01W0.090.180.060.020.010.36WNW0.120.590.820.430.080.012.05NW0.431.993.072.090.560.058.19NNW0.231.262.792.770.990.168.20C64.3564.35合计66

20、.117.1312.5110.263.550.431003.波高周期联合分布多年观测资料统计结果如下：表5 波高周期联合分布表波高（m） 频率%周期0.80.9-1.21.3-1.51.6-2.02.1-2.52.6合计4.9（s）75.866.552.340.480.160.0485.425.0-5.9（s）0.141.613.723.911.310.4311.126.0-6.9（s）0.120.681.411.043.257.0-7.9（s）0.050.160.20合计76.018.166.185.072.931.66100上述统计结果表明，本区波高周期对应关系为大波高对应大周期，小波高对

21、应大周期出现的可能性不大。4.不同重现期波要素用芝罘岛测波站多年观测资料作年频率计算，不同重限期波要素见表6。表6 不同重现期波要素重现期 波要素波向50年一遇25年一遇2年一遇H4（m）(S)H4（m）(S)H4（m）(S)N5.29.44.88.93.36.7NNE5.49.65.09.13.36.6NE3.88.23.57.82.05.7ENE4.28.43.87.92.05.4E4.07.63.67.21.54.8WNW3.27.93.07.52.05.4NW5.48.45.08.12.76.3NNW5.38.94.98.53.36.65、设计波浪施工期，无防波堤掩护10年一遇主要波向

22、为N的波高为：极端高水位：H1%=3.8m设计高水位：H1%=3.5m设计低水位：H1%=3.0m波浪平均周期：T=8.0s使用期，建成后考虑防波堤掩护作用，码头前沿的波浪要素经折射和绕射作用，码头前沿深水主要波向为N，50年一遇波高波高为H1%为：极端高水位：H1%=3.0m设计高水位：H1%2=2.8m设计低水位：H1%=2.3m波浪平均周期：T=8.0s2.5泥沙条件拟建工程港区沿岸主要为基岩海岸，沿岸以低山丘陵台地为主，泥沙来源不甚丰富，主要是海岸侵蚀来沙和人为供沙。港区沿岸岩性多为白云石大理岩，在海浪和海流作用下产生部分泥沙，数量很少；沿海养殖及其加工业产生的废弃贝壳，堆积在海滨，也

23、是局部泥沙的重要来源，但数量有限，对于港口建设不会构成很大影响。根据国家海洋局第一海洋研究所观测资料分析，该海区近岸及岸滩泥沙较粗，海域平均含沙量为46.6mg/L，如果所搬运的泥沙全部沉淀，每平方米也只有46.9kg，即沉积厚度2cm，实际情况可能仅有此值的三分之一左右。总之，该海区泥沙来源很少、泥沙搬运沉积不甚活跃，近岸泥沙不会对建港构成危害。2.6地质条件 各岩土层分布特征勘察区域码头孔M孔布孔30个，F孔10个，C孔27个，除C1,C4,C16尚未勘察，C24,C25,C26,C27C孔因处于礁石区及附近陈家码头上被取消勘察外，其余钻孔已全部完成，根据勘察结果，区域土层自上而下根据形成

24、原因及性质分层如下：第一层，海相沉积层该层存在于勘察区域的表层，分布不均匀，在勘察区域按性质存在三大层。1粉土层灰色、灰褐色，稍密状，该层主要分布在勘察区的部分钻孔中，土层相对较薄，厚度在1.03.0m范围内，不是十分稳定，顶部最浅标高-4.4m，平均标贯击数N8.12粉细砂层灰色、灰褐色，松散稍密状，该层广泛存在于勘察区域内，分布相对稳定，厚度不均，在0.87.0m范围内，平均标贯击数N9.33淤泥质粉质粘土层灰色、灰褐色，软塑状，高塑性，该土层零星存在于勘察区域内，个别土层因含水量原因为粉质粘土，平均标贯击数N1.1第二层，陆相沉积砂层该层在勘察区域内广泛存在，为陆相沉积砂层。中粗砂层黄色

25、、黄褐色，中密密实状，该土层在勘察钻孔中均有揭露，层位稳定，土质不均匀，混有碎贝壳，平均标贯击数N37.8，最小标贯击数N31，厚度5.58.0m，顶部最浅标高-14.7m.第三层，陆相沉积粉质粘土层该层在勘察区域内一定深度下均可揭露，层位相对稳定。粉质粘土层黄色、黄褐色，硬塑状，中中上塑性，该层在所勘察钻孔中，顶部最浅标高-17.45m，最深标高-29.06m处揭露，呈自北向南逐次渐深趋势，层位稳定，土质坚硬，土质不均匀，上部及下部多混有大量砂粒，偶见粉细砂夹层，平均标贯击数N20.6。第四层，粗砾砂层该层在勘察区域内一定深度下广泛存在，层位稳定。粗砾砂层黄褐色，密实状，该层在所勘察钻孔中，

26、最浅标高-28.12m,最深标高-37.57m处揭露，层位稳定，土质不均匀，其中多含角砾，小块碎石等物，平均标贯击数N43.9击三、各岩土层主要物理、力学性质指标及容许承载力各岩土层主要物理、力学性质指标按算术平均值法进行了综合统计。四、工程地质评价1、第一大层为海相沉积土层，层位稳定，具有一定厚度，平均标贯击数N10击。2、第二大层砂土层层位稳定，分层厚度大，平均标贯击数35击，工程地质条件较好。3、第三大层粉质粘土层在各孔可揭露，层位稳定，具有一定厚度，工程地质条件较好，但应注意的是该层混有粉细砂夹层及粉土夹层，进行设计时应予以考虑。4、第四大层粗砾砂层，在一定深度下均有揭露，平均标贯击数

27、N43.9，工程地质条件好，为良好的基础持力层。2.7地震条件在勘察区域内，存在蓬莱威海活动性断裂，地震等级为7级。根据有关资料本工程区域地震烈度为7度，设计基本地震加速度为0.15g。2.8荷载条件针对工程使用要求，分析确定作用于水工建筑物上的主要荷载，并给出相应标准值。如：永久作用（材料重度、土的重度和内摩擦角标准值、海水密度、设备设施重量等）；可变作用（堆货荷载、起重机械荷载、运输机械荷载、铁路荷载、汽车荷载、缆车荷载、人群荷载、施工荷载等）。2.9施工条件施工所需的构件预制场、施工码头等可依托本港现有设施。本工程属港口扩建，具有良好的“三通一平”条件。本地区砂石料资源丰富，开采运输条件

28、良好，各种规格的砂石料可就近采购，能满足本工程建设需要。第三章 设计成果第四章 总平面设计总平面设计主要包括工程规模确定、主要水工建筑物的总体尺度、生产作业工艺设计、平面布置方案比选。4.1工程规模本工程拟在烟台港XX港区建设一个5万吨级泊位的多用途码头。4.2布置原则（一） 平面布置应符合港口总体规划，并应考虑近远期结合和合理分区，适当留有发展余地（二） 新建港区布置应统筹考虑码头、综合物流、临港工业和城市等方面的发展要求。（三） 码头设施布置宜相对集中，以便于综合利用港口设施合集疏运系统，且应避免互相干扰。（四） 平面布置应在深入分析自然条件的基础上，合理利用自然条件，充分利用岸线与水陆域

29、资源。（五） 平面布置应满足港口运营安全的要求，且有利于提高生产效率和降低运营成本。码头泊稳条件不满足运营、安全要求或冲淤严重时，应采取必要的防护措施。（六） 港口水域、陆域、集疏运等系统能力应相互匹配，提高港口综合通过能力。（七） 新建港区的平面布置应与原有港区和相邻工程相互协调，并应减少建设过程中对原有港区和相邻工程的干扰。（八） 码头、航道与跨海建筑物、构筑物的安全距离应按国家现行有关标准执行。4.3 设计船型根据港口使用要求，参考海港总平面设计规范JTJ21199附录A选取。表4-1 设计船型主尺度表 设计船型总长（m）型宽（m）型深（m）满载吃水（m）40000DWT杂货船20032

30、.219.012.34.4 作业条件本次设计的码头为4万吨级的多用途码头，作业要求：风：6级；雨：降水强度中雨；雾：能见度lkm；雷暴：无雷暴。4.41风参考表1 风频率统计表可知，本港平均年风力大于6级的天数为3654.59%=16.75天取17天4.42雨根据自然条件可知本地区降水强度中雨的天数：13.4天4.43雾平均每年大雾实际出现天数为10.9天，取11天。4.44灾害性天气本区灾害性天气过程主要为台风，据多年资料统计影响烟台附近海域的台风每年有12个，持续时间可达34天。取7天。综上所述本工程全年作业天数为365-17-13.4-11-7=316天4.5总体尺度4.5.1码头泊位长

31、度本码头为有掩护水域的码头，所以其单个泊位长度可以由以下公式确定: (4-1)式中：Lb一个泊位的长度（m）； L设计船长（m）； 泊位间富裕长度（m）； L根据设计船长决定，由表4-1确定L=200m的数值有下表查表4-2确定：表4-2 泊位间富裕长度取值表 (m)230 (m)581012151820222530故取d=20m。码头泊位长度为=200+220=240m。4.5.2码头前沿高程码头前沿设计水深，是指在设计低水位以下的保证设计船型在满载吃水情况下的安全停靠水深，按下面公式确定：=+ (4-2)式中，T设计船型满载吃水，取12.3m 龙骨下最小富裕深度，含淤泥的沙地取0.6m； 波浪富裕深度，因为是有掩护水域，取0m； 船舶因配载不均匀而增加的尾吃水，杂货船可不计； 港池备淤深度，考虑一年进行一次维护性挖泥，取0.5m。综合以上各值，得设计水深13.4m。故码头前沿水底高程设计低水位0.2513.4=13.15m码头面高程：按规范计算，基本标准：设计高水位1.01.52.46+1.01.5=3.463.96m；复核标准：极端高水位